Bài giảng hệ thống thông tin hàng hải

Chia sẻ: Vo Danh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:68

Thêm vào BST

Báo xấu

470
lượt xem 93
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Hệ thống GMDSS do IMO đề xướng và phát triển. Có sự hợp tác của nhiều tổ chức quốc tế khác, như : ITU, INMARSAT, COPAS - SARSAT...Thời hạn: - Lần đầu tiên được thông qua dưới dạng sửa đổi và bổ sung SOLAS 74 vào tháng 10 /1988 chủ yếu sửa đổi Chương 4: Radio Comnunication, nên còn gọi là SOLAS74/88. GMDSS bắt đầu có hiệu lực (từng phần) 1.2.1992 GMDSS bắt đầu có hiệu lực (đầy đủ) 1.2.1999 Sau năm 1999 hệ thống GMDSS tiếp tục được hoàn chỉnh bổ sung...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng hệ thống thông tin hàng hải

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI KHOA: ĐIỆN – ĐIỆN TỬ TÀU BIỂN BỘ MÔN: ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG BÀI GIẢNG HỆ THỐNG THÔNG TIN HÀNG HẢI TÊN HỌC PHẦN : HỆ THỐNG THÔNG TIN HÀNG HẢI MÃ HỌC PHẦN : 13227 TRÌNH ĐỘ ĐÀO TẠO : ĐẠI HỌC CHÍNH QUY DÙNG CHO SV NGÀNH : ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG HẢI PHÒNG – 2010
MỤC LỤC Chương 1 Khái quát về GMDSS 5 1.1 Khái niệm chung về GMDSS 1.2 Các đặc trưng cơ bản của GMDSS 1.3 Các hệ thống và công nghệ thông tin trong GMDSS 1.4 Yêu cầu trang thiết bị đài tàu trong GMDSS Chương 2 Công nghệ DSC 10 2.1 Khái quát chung về công nghệ DSC 2.2 Tín hiệu băng gốc trong DSC - Mã 10 bít error- detection - Ý nghĩa thông tin của bộ mã DSC 2.3 Tín hiệu băng thông trong DSC 2.4 Cấu trúc kỹ thuật một cuộc gọi DSC Chương 3 Công nghệ NBDP 24 3.1 Khái quát chung về công nghệ NBDP 3.2 Mã 7 bit error- detection - Các loại mã truyền chữ trong thông tin hàng hải - Mã truyền chữ NBDP 3.3 Tín hiệu băng thông trong công nghệ NBDP 3.4 Mode A : ARQ - Nguyên lý ARQ - Chu trình thời gian cơ sở - Thủ tục nhận dạng tự động 3.5 Mode B : FEC - Nguyên lý FEC collective - Nguyên lý FEC selective Chương IV Hệ thống INAMARSAT 39 4.1 Cấu trúc hệ thống INAMARSAT 4.2 Đặc tính của các hệ thống INAMARSAT Chương 5 Hệ thống COSPAS- SARSAT 46 5.1 Cấu trúc hệ thống - Hệ thống vệ tinh tầm thấp quỹ đạo cực - LUT và MCC - Các loại uers 5.2 Nguyên lý xác định vị trí của hệ thống 5.3 Các phương thức hoạt động - Phương thức bao phủ khu vực - Phương thức bao phủ toàn cầu 5.4 Tín hiệu EPIRB - Đặc tính của EPIRB - Tín hiệu EPIRB Chương 6 Hệ thống phát thông báo an toàn hàng hải MSI 58 6.1 Các hệ thống phát báo MSI 6.2 Hệ thống NAVTEX quốc tế 6.3 Hệ thống Safety NET 6.4 Hệ thống NBDP / HF 2
BÀI GIẢNG CHI TIẾT : GMDSS 60 tiết (4 đvht) 60 tiết (15tuần) Chương 1 : GMDSS. 8 tiết (2 tuần) Chương 2 : DSC. 12 tiết (3 tuần) Chương 3 : NBDP. 12 tiết (3 tuần) Chương 4 : INMARSAT. 8 tiết (2 tuần) Chương 5 : COSPAS-SARSAT . 8 tiết (2 tuần) Chương 6 : MSI. 8 tiết (2 tuần) Ôn tập : 4 tiết (1 tuần) Tài liệu tham khảo : - Bài giảng chi tiết môn học Hệ thông thông tin Hàng hải - GMDSS HANDBOOKS (Handbook on the Global Maritime Distress and Safety System, 3rd Edition, 2001) 3
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT TRONG TÀI LIỆU ADE above-deck equipment ALC automatic level control BDE below-deck equipment CCIR International Radio Consultative Committee CES coast earth station COSPAS Space System for Search of Distress Vessels CSS co-ordinator surface search DMG distress message generator DSC digital selective calling EGC enhanced group call ELT emergency locator transmitter EPIRB emergency position-indicating radio beacon GMDSS global maritime distress and safety system HF high frequency ICAO International Civil Aviation Organization IFRB International Frequency Registration Board IHO International Hydrographic Organization IMO International Maritime Organization INMARSAT International Mobile Satellite Organization ITU International Telecommunication Union ITU-R ITU Radiocommunication Sector (former CCIR) ITU-T ITU Telecommunication Standardization Sector (former CCITT) LCD liquid-crystal display LUT local user terminal MCC mission control centre MF medium frequency MSI maritime safety information NBDP narrow-band direct printing (telegraphy) NCC network control centre NCS network co-ordination station OCC operations control centre OSC on-scene commander PLB personal locator beacon RCC rescue co-ordination centre RF radio-frequency RR Radio Regulations RSC rescue sub-centre SAR search and rescue SAR Convention International Convention on Maritime Search and Rescue,1979 SARSAT Search and Rescue Satellite-Aided Tracking SART search and rescue radar transponder SES ship earth station SOLAS International Convention for the Safety of Life at Sea,1974,as amended VDU visual display unit VHF very high frequency VTS vessel tracking system WARC World Administrative Radio Conference WMO World Meteorological Organization WRC World Radiocommunication Conference WWNWS World-Wide Navigational Warning Service 4
CHƯƠNG I KHÁI QUÁT VỀ GMDSS 1.1. GMDSS ? * GMDSS : Global Maritime Distress and Safety System * Chủ thể : - Hệ thống GMDSS do IMO đề xướng và phát triển - Có sự hợp tác của nhiều tổ chức quốc tế khác, như : ITU, INMARSAT, COPAS - SARSAT... * Thời hạn: - Lần đầu tiên được thông qua dưới dạng sửa đổi và bổ sung SOLAS 74 vào tháng 10 /1988 chủ yếu sửa đổi Chương 4: Radio Comnunication, nên còn gọi là SOLAS 74/88. - GMDSS bắt đầu có hiệu lực (từng phần) 1.2.1992 GMDSS bắt đầu có hiệu lực (đầy đủ) 1.2.1999 Sau năm 1999 hệ thống GMDSS tiếp tục được hoàn chỉnh bổ sung * Các công ước quốc tế GMDS Solas 74/88 (Chương 4: Radio Communication) Các nghị quyết của IMO có liên quan (IMO’ resolutions) Các khuyến nghị của IIU có liên quan (ITU’ recommendations) Các thông tư của các tổ chức có liên quan (Circulars) 1.2. CÁC CHỨC NĂNG THÔNG TIN GMDSS * Có thể chia các chức năng thông tin GMDSS thành 3 nhóm chức năng : - Nhóm chức năng phục vụ mục đích tìm kiếm, cứu nạn trên biển (Distress) - Nhóm chức năng phục vụ mục đích an toàn hàng hải (Safety) - Nhóm chức năng thông tin công cộng (Public) * Các chức năng cụ thể (9) thể hiện trong chương 4 SOLAS74/88 “Every ship, while at sea, shall be capable: .1 of transmitting ship-to-shore distress alerts by at least two separate and independent means, each using a different radiocommunication service; .2 of receiving shore-to-ship distress alerts; .3 of transmitting and receiving ship-to-ship distress alerts; .4 of transmitting and receiving search and rescue co-ordinating communications; .5 of transmitting and receiving on-scene communications; .6 of transmitting and receiving signals for locating; .7 of transmitting and receiving maritime safety information; .8 of transmitting and receiving general radiocommunications to and from shore-based radio systems or networks; and .9 of transmitting and receiving bridge-to-bridge communications.” 5
Giải thích : - 6 chức năng từ 1 đến 6 thuộc nhóm chức năng distress Distress alert (báo động cấp cứu) theo các hướng : ship-to-shore (Distress call) shore-to-ship (Distress relay),và ship-to-ship. Thông tin tìm kiếm cứu nạn : SAR communications. Thông tin hiện trường : on-scene communications. Thông tin xác định vị trí : locating. - 2 chức năng (7 và 9) thuộc nhóm chức năng Safety Thông tin an toàn hàng hải MSI. Thông tin từ buồng lái tới buồng lái (Bridge-to-bridge communications means safety communications between ships from the position from which the ships are normally navigated), có thể hiểu là thông tin VHF và AIS. - Chức năng thứ 8 là thông tin công cộng (General or public) * Thông tin tìm kiếm và cứu nạn. - Tín hiệu báo động cứu nạn từ một tàu bị nạn phải được thông tin khẩn cấp và tin cậy tới trung tâm phối hợp cứu nạn (RCC) hoặc các tàu đang hoạt động trong vùng lân cận. Khi một RCC nhận được tín hiệu báo động cứu nạn thông qua một đài duyên hải hoặc một 6
đài bờ mặt đất INMARSAT, thì nó sẽ chuyển tiếp báo động cứu nạn tới đơn vị tìm kiếm cứu nạn (SAR) hoặc các tàu đang hoặt động trong vùng biển lân cận. Một bức điện báo động cứu nạn phải bao gồm các thông tin về số nhận dạng của tàu, vị trí, tích chất bị nạn và các thông số liên quan khác. - Sự phối hợp thông tin trong hệ thống GMDSS được thiết kế thực hiện theo cả ba chiều: từ tàu đến tàu, từ tàu đến bờ và từ bờ tới tàu trên tất cả các vùng biển. Chức năng này thực hiện bằng cả hai phương thức thông tin vệ tinh và mặt đất. Nếu tín hiệu báo động cứu nạn từ tàu bị nạn được phát theo phương thức DSC trên dải tần HF,MF hoặc VHF thì các tàu có trang bị DSC trong vùng phủ sóng của tàu bị nạn sẽ nhận được báo động này. - Một tín hiệu báo động cứu nạn thông thường được thực hiện bằng thao tác nhân công và việc thực hiện xác báo cũng phải được thực hiện nhân công. - Tín hiệu chuyển tiếp báo động cứu nạn từ một RCC tới các tàu trong vung lân cận tàu bị nạn được thực hiện bằng hai phương thức thông tin vệ tinh và mặt đất trên các tần số quy định. Để tránh báo động tới tất cả các tàu trong vùng biển rộng, chỉ chuyển tiếp báo động tới các tàu trong vùng lân cận tàu bị nạn, được thực hiện theo cách địa chỉ vùng địa lý. Khi nhận được chuyển tiếp báo động cứu nạn các tàu trong vùng lân cận tàu bị nạn phải thiết lập thông tin với RCC liên quan ngay lập tức để phối hợp cứu nạn. - Tiếp sau thông tin báo động cứu nạn, thông tin phối hợp tìm kiếm cứu nạn rất quan trọng trong quá trình tổ chức tìm kiếm cứu nạn, đó là các thông tin giữa tàu và máy bay tham gia hoạt động tìm kiếm và cứu nạn. Trong đó có cả thông tin giữa RCC với người c hỉ huy hiện trường hoặc người điều phối tìm kiếm và cứu nạn ở trong vùng xảy ra tai nạn. Các phương thức thông tin được sử dụng trong việc tìm kiếm và cứu nạn là thoại hoặc telex hoặc cả hai. Những thông tin này được thực hiện qua thông mặt đất hoặc vệ tinh tuỳ vào điều kiện thông tin trong vùng bị nạn. - Thông tin hiện trường là thông tin trực tiếp tại vùng biển diễn ra hoạt động tìm kiếm và cứu nạn, thường được thực hiện trên dải tần MF, VHF trên các tần số quy định dành riêng cho hoặt động an toàn và cứu nạn bằng phương thức thoại hoặc telex. Những thông tin này giữa tàu bị nạn với các tàu trợ giúp tìm kiếm và cứu nạn phải tuân theo quy định trợ giúp cho tàu bị nạn và người bị nạn. Các máy bay khi tham gia tìm kiếm và cứu nạn có thể sử dụng tần số 3023, 4125, và 5680 KHz, và chúng cũng có thể được trang bị thiết bị thông tin ở tần số 2182 KHz hoặc 156,8 MHz hoặc cả hai hay các tần số lưu động hàng hải khác. * Thông tin an toàn hàng hải (MSI- Maritime Safety information.) Các tàu cần phải được cung cấp các thông tin cập nhật về dự báo hàng hải, dự báo khí tượng cũng như các thông tin an toàn hàng hải khẩn cấp khác. MSI được thông tin bởi phương thức NBDP chế độ phát FEC ở tần số 518 KHz, với những tàu hoạt động ngoài vùng phủ sóng NAVTEX thì các thông tin an toàn hàng hải được cung cấp qua dịch vụ EGC của hệ thống INMARSAT-C. Còn ở các vùng biển vĩ tuyến cao hoặc các vùng biển xa thực hiện bằng NBDP ở dải sóng HF. * Thông tin thương mại: Là các thông tin giữa đội tàu với các mạng thông tin ở bờ bao gồm các nội dung quản lý và khai thác đội tàu, nó cũng có vai trò quan trọng trong an toàn Hàng Hải. 7
1.3. CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ BẢN CỦA GMDSS. * Các vùng biển - Vùng biển A1 : Là vùng biển nằm trong tầm hoạt động của ít nhất một trạm đài bờ VHF thoại có trực canh liên tục DSC. Thông thường mỗi trạm VHF có vùng phủ sóng với bán kính khoảng 25 - 30 hải lý. - Vùng biển A2 :Là vùng biển nằm ngoài vùng A1, nhưng nằm trong tầm hoạt động của ít nhất một trạm đài bờ MF thoại có trực canh liên tục DSC. Thông thường mỗi trạm MF có vùng phủ sóng với bán kính khoảng 150 - 200 hải lý. - Vùng biển A3 : Là vùng biển ngoài A1, A2, nằm trong vùng bao phủ của các vệ tinh địa tĩnh INMARSAT, thường có giới hạn từ 70 vĩ độ Bắc đến 70 vĩ độ Nam. - Vùng biển A4 : Là vùng còn lại trừ vùng A1, A2, A3 ,về cơ bản đó là các phần địa cực. * Trang thiết bị đài tàu : - Trang thiết bị tối thiểu (không phụ thuộc vùng chạy tàu) VHF (RT & DSC) thông tin trong vùng hành hải bình thường NAVTEX or/and EGC receiver thu MSI (Maritime Safety Informations) Radio 2-way thông tin hiện trường EPIRB thông tin cứu nạn khẩn cấp SART 9GHz phát đáp Radar tìm kiếm cứu nạn - Trang thiết bị phụ thuộc vùng chạy tàu, mỗi vùng biển tàu cần phải trang bị thêm những thiết bị phù hợp với cự ly thông tin : - A1 : VHF - A1 và A2 : MF - A1, A2 và A3 : Chọn lựa thiết bị đài tàu HF or/and INMARSAT - A1, A2, A3 và A4 : Bắt buộc trang bị thiết bị đài tàu HF * Các hệ thống thông tin trong GMDSS. Hệ thống thông tin vệ tinh (Satellite communications) : - INMARSAT - COSPAS-SARSAT - (GPS) Hệ thống thông tin mặt đất (Terrestrial communications) : - Sử dụng 3 dải tần VHF - cự ly thông tin ngắn (20 nm) MF - cự ly thông tin trung bình (100 nm) HF - cự ly thông tin dài (nhiều nghìn nm). - Sử dụng 3 phương thức thông tin DSC- Digital Selective Calling NBDP - Narror Band Direct Printing RT- Radio Telephone Đặc trưng công nghệ cơ bản : * Các phương thức thông tin vệ tinh là các phương thức thông tin số (riêng INMARSAT được nghiên cứu trong môn học Thông tin vệ tinh). * Trong thông tin mặt đất : 8
- RT là phương thức thông tin dải tần hạn chế (độ rộng băng tần gốc là 3 kHz, đủ để thông tin thoại) và vẫn là thông tin tương tự (analog). Ở dải VHF, thông tin thoại sử dụng phương thức điều tần (F3E), độ rộng kênh 25 kHz. Còn ở dải MF/HF thông tin thoại sử dụng phương thức điều chế đơn biên (J3E), độ rộng kênh 3 kHz. - DSC và NBDP là các phương thức thông tin số tốc độ chậm (100 bps) băng tần hẹp (nhỏ hơn 500 Hz). Câu hỏi ôn tập chương 1 : 1. Các chức năng thông tin của Hệ thống GMDSS 2. Đặc trưng cơ bản của Hệ thống GMDSS 9
CHƯƠNG 2 CÔNG NGHỆ DSC 2.1 KHÁI QUÁT CHUNG 1. Các đặc trưng của công nghệ DSC – Digital selective calling * Calling : Cuộc gọi nghĩa là kết nối thông tin. Thông thường trong quá trình thông tin phải qua 2 chu trình - calling (gọi) - working (liên lạc) + Có các thành phần nhất định (có định dạng Form). + Tiếp theo là phương thức thông tin khác để trao đổi thông tin (liên lạc) * Seclective: địa chỉ hoá Có nhiều phương thức seclective - all sations - individual : gọi từng cá nhân, gọi theo số nhận dạng(ID) - geographic: selective theo vùng địa lý - Mức ưu tiên : distress → urgency → safecty → routine. * Digital: Công nghệ thông tin số (sử dụng mã phát hiện lỗi và các phương thức sửa lỗi ARQ, FEC) tốc độ thấp, dùng được kênh có tần số thấp và đòi hỏi tỉ số S/N không cao 2. Các cuộc gọi DSC thường sử dụng : * DSC được sử dụng tất cả các dải tần trong thông tin mặt đất (DSC không có trong thông tin vệ tinh)  VHF dùng kênh 70  MF 21875(Alert)  HF : 4,6,8,12,16 : mỗi dải có nhiều kênh cấp cứu và kênh thông thường * DSC dùng để báo động cấp cứu (Distress alert) kéo theo nó thường là thông tin cấp cứu bằng phương thức (RT, NBDP)  DSC dùng loan báo (announce) các cuộc gọi khác như: urgency, safety  DSC dùng kết nối các thông tin thông thường (Routine) ítdùng 2.2 TÍN HIỆU THÔNG DẢI (BAND PASS) DSC được sử dụng trong thông tin hàng hải ở cả ba dải tần : VHF, MF, HF. Ở dải tần VHF bên cạnh nhiều kênh thoại, DSC chỉ ấn định một kênh duy nhất là kênh 70 cho cả mục đích thông tin an toàn cứu nạn (D&S) và mục đích thông tin thông thường (Public). Ở dải tần MF (2 MHz) và HF (các băng tần 4, 6, 8, 12, 16, 18, 22, 25 MHz) ITU đã ấn định các kênh ưu tiên riêng cho mục đích an toàn và cứu nạn không chỉ đối với phương thức DSC, mà còn cả với các phương thức thoại đơn biên và phương thức NBDP. Đối với mục đích thông tin thông thường ITU cũng ấn định một số kênh liên lạc quốc tế (International channel) và một số kênh liên lạc khu vực (Local channel). Các đặc trưng của tín hiệu thông dải DSC ở các dải tần như sau. 1. Dải tần MF/HF . Phương thức điều chế : F1B/J2B (tham khảo phụ lục TYPES OF RADIO EMISSIONS) 10
Tốc độ điều chế : 100 Bd. Độ dịch tần (frequency shift) : 170 Hz. Đối với phương thức điều chế J2B, tần số sóng mang phụ là 1700 Hz. Độ rộng dải thông : 300 Hz. 2. Dải tần VHF. Phương thức điều chế : điều tần. Dịch tần 1300 Hz và 2100 Hz xung quanh sóng mang phụ là 1700 Hz Tốc độ điều chế : 1200 Bd. Chỉ số điều chế : 2.0  10% . 2.3. TÍN HIỆU BĂNG GỐC (BASE BAND) 1. Mã 10 bit phát hiện lỗi (A ten-bit error detecting) * Mỗi từ mã gồm 10 bit, như biểu diễn trong bảng 1. Có nhiều cách ký hiệu 2 trạng thái logic : trong toán logic có thể dùng ký hiệu chữ số 0 và 1 hoặc trong cú pháp các phần mềm liên quan đến logic dùng chữ true và fail.Cũng có thể dùng các chữ cái Alphabet để biểu diễn trạng thái logic, những chữ đầu bảng Alphabet gán cho trạng thái “0” logic, những chữ cuối bảng alphabet gán cho trạng thái “1” logic, chẳng hạn : cặp chữ A, Z hoặc cặp chữ B, Y. Bảng 1 dùng cách ký hiệu 2 trạng thái logic của một bit tín hiệu là B, Y. B ký hiệu trạng thái ‘0’ logic của một bit tín hiệu số tương ứng với tần số cao hơn trong phương thức điều chế số dịch tần (Frequency-shift keying). Y ký hiệu trạng thái ‘1’ logic tương ứng với tần số thấp hơn. BẢNG 1- Bảng mã 10 bit phát hiện lỗi (Ten-bit error-detecting code) Cấu trúc từ mã và Cấu trúc từ mã và Cấu trúc từ mã và Trọng số Trọng số Trọng số vị trí các bit vị trí các bit vị trí các bit từ mã từ mã từ mã 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 00 BBBBBBBYYY 43 YYBYBYBBYY 86 BYYBYBYBYY 01 YBBBBBBYYB 44 BBYYBYBYBB 87 YYYBYBYBYB 02 BYBBBBBYYB 45 YBYYBYBBYY 88 BBBYYBYYBB 03 YYBBBBBYBY 46 BYYYBYBBYY 89 YBBYYBYBYY 04 BBYBBBBYYB 47 YYYYBYBBYB 90 BYBYYBYBYY 05 YBYBBBBYBY 48 BBBBYYBYBY 91 YYBYYBYBYB 06 BYYBBBBYBY 49 YBBBYYBYBB 92 BBYYYBYBYY 07 YYYBBBBYBB 50 BYBBYYBYBB 93 YBYYYBYBYB 08 BBBYBBBYYB 51 YYBBYYBBYY 94 BYYYYBYBYB 09 YBBYBBBYBY 52 BBYBYYBYBB 95 YYYYYBYBBY 10 BYBYBBBYBY 53 YBYBYYBBYY 96 BBBBBYYYBY 11 YYBYBBBYBB 54 BYYBYYBBYY 97 YBBBBYYYBB 12 BBYYBBBYBY 55 YYYBYYBBYB 98 BYBBBYYYBB 13 YBYYBBBYBB 56 BBBYYYBYBB 99 YYBBBYYBYY 14 BYYYBBBYBB 57 YBBYYYBBYY 100 BBYBBYYYBB 15 YYYYBBBBYY 58 BYBYYYBBYY 101 YBYBBYYBYY 16 BBBBYBBYYB 59 YYBYYYBBYB 102 BYYBBYYBYY 17 YBBBYBBYBY 60 BBYYYYBBYY 103 YYYBBYYBYB 18 BYBBYBBYBY 61 YBYYYYBBYB 104 BBBYBYYYBB 19 YYBBYBBYBB 62 BYYYYYBBYB 105 YBBYBYYBYY 11
106 BYBYBYYBYY 20 BBYBYBBYBY 63 YYYYYYBBBY 107 YYBYBYYBYB 21 YBYBYBBYBB 64 BBBBBBYYYB 108 BBYYBYYBYY 22 BYYBYBBYBB 65 YBBBBBYYBY 109 YBYYBYYBYB 23 YYYBYBBBYY 66 BYBBBBYYBY 110 BYYYBYYBYB 24 BBBYYBBYBY 67 YYBBBBYYBB 111 YYYYBYYBBY 25 YBBYYBBYBB 68 BBYBBBYYBY 112 BBBBYYYYBB 26 BYBYYBBYBB 69 YBYBBBYYBB 113 YBBBYYYBYY 27 YYBYYBBBYY 70 BYYBBBYYBB 114 BYBBYYYBYY 28 BBYYYBBYBB 71 YYYBBBYBYY 29 YBYYYBBBYY 72 BBBYBBYYBY 115 YYBBYYYBYB 30 BYYYYBBBYY 73 YBBYBBYYBB 116 BBYBYYYBYY 31 YYYYYBBBYB 74 BYBYBBYYBB 117 YBYBYYYBYB 32 BBBBBYBYYB 75 YYBYBBYBYY 118 BYYBYYYBYB 33 YBBBBYBYBY 76 BBYYBBYYBB 119 YYYBYYYBBY 34 BYBBBYBYBY 77 YBYYBBYBYY 120 BBBYYYYBYY 35 YYBBBYBYBB 78 BYYYBBYBYY 121 YBBYYYYBYB 36 BBYBBYBYBY 79 YYYYBBYBYB 122 BYBYYYYBYB 37 YBYBBYBYBB 80 BBBBYBYYBY 123 YYBYYYYBBY 38 BYYBBYBYBB 81 YBBBYBYYBB 124 BBYYYYYBYB 39 YYYBBYBBYY 82 BYBBYBYYBB 125 YBYYYYYBBY 40 BBBYBYBYBY 83 YYBBYBYBYY 126 BYYYYYYBBY 41 YBBYBYBYBB 84 BBYBYBYYBB 127 YYYYYYYBBB 42 BYBYBYBYBB 85 YBYBYBYBYY * Cấu trúc từ mã. 7 bit đầu từ bit 1 đến bit 7 là các bit thông tin, tạo nên 128 từ mã có trọng số từ 0 đến 127 (bit đầu trong dãy bảy bit thông tin có giá trị thấp nhất). 3 bit cuối từ bit 8 đến bit 10 là các bit phát hiện lỗi, tạo nên một số nhị phân có trọng số từ 0 đến 7 (bit cuối có giá trị thấp nhất), biểu thị số lượng bít ‘0’ trong dãy 7 bít thông tin. Ví dụ : Từ mã thứ 10 là BYBYBBB YBY (0101000 101). Dãy 7 bit thông tin là 0101000 (có trọng số bằng 10) có 5 bit ‘0’, nên dãy 3 bit phát hiện lỗi là 101 (có trọng số bằng 5). 2. Mã hóa thông tin trong DSC . Với 7 bit thông tin tập hợp được 128 từ mã có trọng số từ 00 đến127. Trong đó : 100 từ mã số có trọng số 00 .. 99 : dùng để biểu thị 100 số thập phân có hai chữ số từ số 00 .. 99. Trường số liệu trong tín hiệu DSC sẽ sử dụng nhiều số thập phân, như : số nhận dạng MMSI, ví trí, tần số …. Như vậy mỗi giá trị số trong tín hiệu DSC sẽ được biểu thị bởi một tập hợp nhiều từ mã số. 28 từ mã lệnh có trọng số 100 .. 127 : biểu diễn các mã lệnh. Mã lệnh trong DSC không chỉ phụ thuộc từng cấu trúc từ mã mà còn phụ thuộc vị trí của từ mã trong chuỗi cuộc gọi DSC. 12
BẢNG 2 : Ý NGHĨA THÔNG TIN CỦA MỘT SỐ TỪ MÃ LỆNH Trọng số Đồng bộ hoặc tín Định dạng Hạng cuộc gọi Tính chất tai nạn Thông tin tiếp từ mã hiệu duy nhất (Format specifier) (Category) (Nature of theo 1 (Phasing and distrees) (First unique functions) telecommand) 100 Routine Fire, explosion F3E/G3E simplex TP 101 Flooding F3E/G3E duplex TP 102 Geographical Colllision area 103 Grounding Polling 104 Phasing RX-0 Listing positon 105 Phasing RX-1 Sinking positon … 111 Phasing RX-7 H3E TP positon 112 Distrees Distrees EPIRB Distrees relay emmission … 116 All ships F1B/J2B TTY receiver … 120 Individual A1A Morse TR stations … 127 EOS 3. Phương thức FEC (Forward error correction) Mỗi từ mã được phát 2 lần, phát lần đầu (Dx - Direct transmission) và phát lại (Rx - Re-transmission), gián cách một khoảng thời gian bằng thời gian phát 4 từ mã. Ở dải MF/HF : tốc độ phát là 100 bps, 4 từ mã gồm 40 bit, thời gian gián cách là 400 ms. Ở dải VHF : tốc độ phát là 1200 bps, 4 từ mã gồm 40 bit, thời gian gián cách là 33 1/3 ms. Nguyên lý FEC : Máy thu sử dụng hai lần phát của mỗi từ mã để sửa lỗi (nếu có). Không phải tất cả các lỗi xuất hiện đều có thể phát hiện và sửa được theo cơ chế này, và vì thế DSC còn sử dụng các phương pháp kiểm soát lỗi khác (Error-check character). 2.4. CẤU TRÚC TÍN HIỆU DSC 1. Các thành phần của một cuộc gọi DSC 13
- Dot pattern : tín hiệu mào đầu . - Phasing: tín hiệu đồng bộ chu trình - Format : định dạng cuộc gọi - Address: địa chỉ - Category : hạng cuộc gọi (mức ưu tiên). - Self- identification: nhận dạng tự xưng - Massages : nội dung khác của cuộc gọi - End of sequence (EOS) : ký tự kết thúc cuộc gọi - Error-check character (ECC): ký tự kiểm tra lỗi Có thể có các loại cuộc gọi không bao gồm tất cả các thành phần trên. 2. Phân tích các thành phần cuộc gọi: a- Dot pattern : tín hiệu mào đầu. - Chức năng : sử dụng tín hiệu Dot pattern như một tín hiệu mào đầu, là một giải pháp kỹ thuật đồng bộ cho một máy thu trực canh nhiều tần số ở dải tần MF/HF cho các đài tàu theo phương thức quét tần số. - Vị trí trong cuộc gọi : Tín hiệu Dot pattern được phát đầu tiên trong chu trình cuộc gọi DSC. - Cấu trúc tín hiệu : phát luân phiên các cặp tín hiệu B - Y trong khoảng thời gian : 200 bit : đối với các cuộc gọi DSC trên dải tần MF/HF (vì ở MF/HF có nhiều tần số trực canh DSC, Dot pattern 200 bit kéo dài 2s đủ để kích hoạt một chu trình thu quét nhiều tần số) và được dùng trong các cuộc gọi cấp cứu, xác báo cấp cứu, chuyển tiếp cấp cứu, xác nhận chuyển tiếp cấp cứu và cho tất cả các cuộc gọi tới đài tàu. 20 bít : đối với các cuộc gọi DSC trên dải tần VHF (chỉ có một kênh 70 duy nhất) và trên dải tần MF/HF chỉ dùng cho các cuộc gọi không cần quét tần số trực canh, như : cuộc gọi tàu – bờ (đài bờ có tần số trực canh ấn định). b- Phasing sequence : tín hiệu đồng bộ chu trình. - Chức năng : đồng bộ chu trình cuộc gọi, cho phép máy thu định pha bit đúng và xác định rõ chính xác vị trí các từ mã trong chu trình cuộc gọi, phân tách dòng thông tin DX, RX. - Cấu trúc tín hiệu : Bao gồm các từ mã đặc biệt được phát luân phiên ở các vị trí DX và RX, cụ thể: 6 từ mã đồng bộ phát ở vị trí DX cùng là symbol 125 và 8 từ mã đồng bộ phát ở vị trí RX, từ RX7 đến RX0 (symbol 111 .. 104) . 14
c- Format specifier : định dạng cuộc gọi - Chức năng : từ mã định dạng cuộc gọi - Cấu trúc tín hiệu : vì tầm quan trọng của thông tin định dạng cuộc gọi nên Format specifier được phát 2 lần trong cả 2 lượt DX và RX, ngay sau Phasing sequence. BẢNG 3 : TỪ MÃ ĐỊNH DẠNG CUỘC GỌI Symbol No. Format specifier Từ mã định dạng cuộc gọi 112 Distress call Cuộc gọi Báo động cứu nạn 116 All ships call Cuộc gọi tới tất cả các tàu Selective call to: Cuộc gọi lựa chọn : 120 Individual stations Tới các đài riêng biệt 102 Ships in a particular geographic area Gọi theo vùng địa lý 114 Ships having a common interest Gọi có mục đích chung 123 Semi-automatic/automatic service Dịch vụ tự động, bán tự động d- Address : Địa chỉ Một số loại cuộc gọi (như : Distrees, All ships …) không cần chỉ ra địa chỉ đài được gọi vì mặc định là đài được gọi là tất cả các đài tàu (All ships), hoặc tất cả các đài cả đài tàu và đài bờ (All stations). Đối với các cuộc gọi khác, địa chỉ là một thành phần quan trọng. Có một số cách địa chỉ hóa trong DSC : * Địa chỉ hóa theo số nhận dạng MMSI (Maritime Mobile Service Identification). - Một đài trong thông tin hàng hải được nhận dạng bởi một số nhận dạng gồm 9 chữ số: + Đài tàu : MMSI có dạng MID XXXXXX + Đài bờ : MMSI có dạng 00 MID XXXX + Nhóm đài : MMSI có dạng 0 MID XXXXX trong đó MID là 3 chữ số mã quốc gia trong lĩnh vực hàng hải (Country code) - Cấu trúc địa chỉ MMSI : sử dụng 5 ký tự số (C1~C5) gồm 10 chữ số thập phân (X1~X10) X1 X 2 X 3 X 4 X 5 X 6 X 7 X 8 X 9 X10   C5 C4 C3 C2 C1 Do sử dụng chỉ có 9 chữ số cho MMSI nên phải gán chữ số cuối cùng X10 = 0 * Địa chỉ hóa theo vùng địa lý: 15
- Chức năng : chỉ gọi tới các tàu nằm trong một vùng địa lý, cách địa chỉ hóa này rất hiệu quả khi chuyển tiếp báo động cấp cứu. - Cấu trúc tín hiệu : vùng địa lý được địa chỉ hóa là một hình chữ nhật, xác định bởi tọa độ điểm cực Tây - Bắc, và kích thước hai cạnh. Sử dụng 5 từ mã số, biểu thị 10 chữ số thập phân, theo định dạng sau : Chữ số đầu tiên mã hóa góc phần tư : + Góc phần tư Đông Bắc (NE) được mã hóa bởi số ‘0’ + Góc phần tư Tây Bắc (NW) được mã hóa bởi số ‘1’ + Góc phần tư Đông Nam (SE) được mã hóa bởi số ‘2’ + Góc phần tư Tây Nam (SW) được mã hóa bởi số ‘3’ Chữ số thứ 2, 3 là vĩ độ (Latitude) và các chữ số thứ 4, 5, 6 là kinh độ (Longitude) của điểm cực Tây Bắc. Các chữ số thứ 7, 8 chỉ kích thước cạnh theo vĩ độ, các chữ số thứ 9, 10 chỉ kích thước cạnh theo kinh độ. - Trong các ví dụ hình 2.1, trường địa chỉ theo vùng địa lý của các hình chữ nhật a, b, c lần lượt là 2 1 1 0 1 2 0 3 0 5, 2 1 0 0 1 0 1 0 1 0 , 1 1 0 0 2 0 2 0 3 0. 16
e- Catergory : Mức ưu tiên BẢNG 4 : MỨC ƯU TIÊN (Category) Category Symbol No. Mức ưu tiên 112 Distress Cấp cứu 110 Urgency Khẩn cấp 108 Safety An toàn 106 Ship’s business Công vụ 100 Routine Thông thường 17
f- Self-Identification - số tự nhận dạng Số tự nhận dạng là MMSI của đài gọi (9 chữ số thập phân) được biểu thị bởi 5 từ mã số (chữ số thứ 10 gán bằng 0) g- Messages - Nội dung điện Nội dung điện trong mỗi cuộc gọi bao gồm một số thành phần tùy từng loại cuộc gọi. Có thể phân ra ba loại cuộc gọi có số thành phần nội dung điện là 2, 4 và 5 : - Cuộc gọi báo động cấp cứu (Distrees alert) nội dung điện có 4 thành phần. - Các cuộc gọi xác báo điện cấp cứu (Distress acknowledgements), chuyển tiếp cấp cứu (Distrees relay), xác báo điện chuyển tiếp cấp cứu (Distress relay acknowledgements) : nội dung điện có 5 thành phần. - Các cuộc gọi khác : nội dung điện chỉ gồm 2 thành phần. Dưới đây phân tích từng thành phần nội dung điện trong chu trình một cuộc gọi DSC. * Cuộc gọi báo động cấp cứu (Distress alert) bao gồm 4 nội dung như sau: Distrees alert - Message1: là từ mã chỉ tính chất tai nạn được mã hoá theo bảng Nature of distress BẢNG 5 : Tính chất tai nạn (Nature of distrees) Nature of distress Symbol Tính chất tai nạn No. 100 Fire, explosion Cháy, nổ 101 Flooding Ngập nước 102 Collision Đâm va 103 Grounding Mắc cạn 104 Listing, in danger of capsizing Nghiêng tàu có nguy cơ lật 105 Sinking Đang chìm 106 Disabled and adrift Thả trôi 107 Undesignated distress Không xác định tính chất 108 Abandoning ship Bỏ tàu 109 Piracy/armed robbery attack Cướp biển 110 Man overboard Người rơi xuống nước 112 EPIRB emission Phát EPIRB 18
- Message 2: biểu thị vị trí bị nạn, mã hóa bằng 5 từ mã số (biểu thị 10 chữ số thập phân) như trong bảng Position informations Chữ số đầu tiên chỉ góc phần tư : + Góc phần tư Đông Bắc (NE) - số 0 + Góc phần tư Tây Bắc (NW) - số 1 + Góc phần tư Đông Nam (SE) - số 2 + Góc phần tư Tây Nam (SW) - số 3 4 số tiếp theo chỉ vĩ độ: 2 chữ số chỉ độ và 2 chữ số chỉ phút. 5 số tiếp theo chỉ kinh độ: 3 chữ số chỉ độ và 2 chữ số chỉ phút Nếu vị trí không được xác định hoặc không được cập nhật trong khoảng thời gian 23 giờ 30 phút thì sẽ tự động gán 10 chữ số 9 cho vị trí bị nạn. - Message 3: biểu thị thời gian UTC, gồm 4 chữ số thập phân (hhmm), sử dụng 2 từ mã số. Nếu thời gian không ấn định được thì tự động phát chuỗi “8888”. - Message 4: là một từ mã lệnh chỉ loại thông tin (RT hoặc telex) được đề xuất bởi đài gặp nạn để trao đổi thông tin cấp cứu tiếp theo (bảng 11). * Các cuộc gọi xác báo điện cấp cứu, chuyển tiếp điện cấp cứu, xác báo điện chuyển tiếp cấp cứu, nội dung điện gồm 5 thành phần, ngoài 4 thành phần biểu thị các thông số tai nạn của tàu bị nạn, cần thêm thành phần Message 0 để biểu thị số nhận dạng MMSI của tàu bị nạn . Distress acknowledgement * Các cuộc gọi khác : nội dung điện bao gồm 2 thành phần : Message 1 và Message2. Ở đây chỉ mô tả nội dung các thành phần điện của cuộc gọi Routine individual lấy làm ví dụ điển hình, các nội dung cuộc gọi khác tham khảo Rec. ITU-R M.493-11. 19
Routine individual - Message 1 : biểu thị các phương thức thông tin tiếp theo, bao gồm hai từ mã lệnh, một biểu thị phương thức thông tin tiếp theo thứ nhất (thường sử dụng) được mã hóa theo bảng 11, một biểu thị phương thức thông tin tiếp theo thứ hai (ít dùng), bảng 12. Nếu không sử dụng phương thức thông tin tiếp theo nào thì từ mã tương ứng được gán bằng từ mã trọng số 126 (No information). - Message 2: bao gồm hai thành phần biểu thị kênh / tần số, mỗi thành phần gồm 3 từ mã số (biểu thị 6 chữ số thập phân), mã hóa theo bảng 13. Thành phần thứ nhất nếu chỉ thị tần số thì biểu thị tần số thu của đài được gọi, và thành phần tần số thứ hai sẽ biểu thị tần số phát. 20